某船重大海損及修理檢驗(yàn)

(中國船級社廣州分社，廣州 510235)

1 事故背景

某船為4 000箱的集裝箱船，在海上漂航時(shí)與另外一艘6 000箱的集裝箱船發(fā)生碰撞，巨大的碰撞慣性導(dǎo)致該船被彈出2 n mile才停住，百余個(gè)集裝箱破裂，部分集裝箱落入海中；該船的第7貨艙(最后一個(gè)貨艙)右舷因被對方船頭斜撞，導(dǎo)致該貨艙右舷及甲板結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破損并進(jìn)水。海損發(fā)生后，在船級社和船方配合下完成了事故船破損穩(wěn)性、浮態(tài)、剩余總縱強(qiáng)度的估算，在確認(rèn)安全的情況下該船自航至港口卸貨，并對海損狀況做進(jìn)一步評估。事故輪卸貨后自航到達(dá)修船廠，進(jìn)行殘余貨物清理和海損及修理檢驗(yàn)。

2 海損檢驗(yàn)

為確定海損范圍和制定初步修理方案，船廠安排了4天塢期，并對船殼破損部位進(jìn)行臨時(shí)水密封堵，以方便出塢后艙內(nèi)各項(xiàng)工程的開展。經(jīng)驗(yàn)船師現(xiàn)場確定，該船船體結(jié)構(gòu)主要損壞如下。

1)NO.7貨艙右舷區(qū)域的甲板、外板、縱艙壁、內(nèi)部結(jié)構(gòu)因?qū)Ψ酱^撞擊變形嚴(yán)重，向貨艙內(nèi)坍塌，對方船舶球鼻艏撞破標(biāo)題輪右舷外板和縱艙壁，形成一個(gè)最寬處5 m、高18 m的不規(guī)則破洞(上至二甲板、下至雙層底，類似球鼻艏的形狀)。

2)NO.7貨艙右舷雙層底因巨大的撞擊導(dǎo)致船底外板、內(nèi)底板嚴(yán)重屈曲變形，呈波浪狀一直傳遞到左舷，造成左舷雙層底部分損壞。雙層底內(nèi)部強(qiáng)框架、縱骨等結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴(yán)重變形和局部撕裂。

3)NO.7貨艙中間艙壁右舷部分全部坍塌，前水密艙壁板右舷部分變形嚴(yán)重。

4)NO.7貨艙右舷艙口蓋2片丟失，3片嚴(yán)重變形；右舷縱、橫向艙口圍撕裂、嚴(yán)重變形。

實(shí)際上，在卸貨港錨地，事故船的水下檢驗(yàn)只發(fā)現(xiàn)右舷船底外板屈曲變形，并未發(fā)現(xiàn)左舷船底外板的嚴(yán)重變形。除了水下檢驗(yàn)受現(xiàn)場條件限制之外，另一個(gè)很重要的因素就是主觀認(rèn)為左舷距離碰撞位置較遠(yuǎn)，其結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴(yán)重變形的可能性不大。貨艙和雙層底損壞范圍不一致的原因與力的傳遞有關(guān)：貨艙舷側(cè)中部主要由中間橫艙壁支撐，舷側(cè)的橫向抗撞擊能力相對較弱，撞擊時(shí)中間橫艙壁的塌陷、舷側(cè)結(jié)構(gòu)的變形和被擊穿，吸收和釋放了很大一部分撞擊力，加上集裝箱的破損變形，也吸收了很大一部分能量，從而使貨艙左舷結(jié)構(gòu)免于嚴(yán)重?fù)p壞。

雙層底相對舷側(cè)結(jié)構(gòu)而言，結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定了其剛度更大，在受到側(cè)面撞擊時(shí)，沖擊力能傳遞更遠(yuǎn)，破壞范圍更大，但破壞的程度則相對較小[1]。上述的海損范圍也能證明這點(diǎn)：貨艙右舷嚴(yán)重?fù)p毀基本在距離船舶縱向中心線約2 m的地方就止住了，但雙層底的變形卻越過了縱向中心線約8 m 的距離，見圖1。

海損時(shí)往往由于現(xiàn)場條件等因素限制，無法直觀、準(zhǔn)確和快速確定損壞范圍，特別是對水下或者艙內(nèi)結(jié)構(gòu)。從結(jié)構(gòu)形式和力傳遞的角度分析海損，有利于其它類似海損的受損判斷。

圖1 右舷及雙層底損壞示意

3 海損修理檢驗(yàn)

3.1 修理方案的確定

由于海損損壞范圍大且嚴(yán)重，確定船體結(jié)構(gòu)的總體變形量顯得尤為重要，對船底中心線、左舷艙口圍、貨艙內(nèi)縱壁的測量發(fā)現(xiàn)受損區(qū)域結(jié)構(gòu)存在較大的向左舷偏移量，見圖2所示。也就是說在受損區(qū)域邊緣，可能單個(gè)結(jié)構(gòu)并沒有明顯的變形，但存在整體的向左舷偏移變形。對如此大范圍的損壞如采取常規(guī)的構(gòu)件割換修理方式很難控制船體變形，也很難對整體變形進(jìn)行修復(fù)[2]。因此，采取修、造結(jié)合的方式，對主要損壞區(qū)域采取新造分段安裝的方案，該方案可以較好地控制船體變形、保證船體結(jié)構(gòu)質(zhì)量和縮短塢期。

圖2 船底中心線測量

船廠依據(jù)船舶結(jié)構(gòu)，結(jié)合其修理工藝進(jìn)行分段劃分，劃分時(shí)需要重點(diǎn)考慮幾個(gè)因素：海損范圍、變形控制和修正、船廠吊裝能力和分段安裝精度控制能力等，最終確定分段劃分方案，見圖3。

圖3 外板分段劃分示意

3.2 加強(qiáng)方案的確定

由于船艉底部線型特點(diǎn)所致，船艉區(qū)域只能在船底中心線處縱向擺放一排塢墩，考慮到損壞結(jié)構(gòu)部分或全部割除后，右舷機(jī)艙區(qū)域和貨艙區(qū)域船體結(jié)構(gòu)接近分離，此時(shí)機(jī)艙區(qū)域在切口處很容易發(fā)生變形，特別是因?yàn)榇瑥S修理作業(yè)，艉部承受如新裝分段、機(jī)器設(shè)備和材料以及大量作業(yè)人員等各種變化載荷，將加劇艉部船體結(jié)構(gòu)的變形甚至傾斜，因此，必須對損壞區(qū)域、船艉和舷側(cè)進(jìn)行加強(qiáng)和固定，防止船體結(jié)構(gòu)變形，見圖4、5。

圖4 結(jié)構(gòu)加強(qiáng)

雙層底和舷側(cè)結(jié)構(gòu)的割除和新裝是一個(gè)動態(tài)的施工過程，在一些情況下也需要對其進(jìn)行加強(qiáng)，防止變形，這些加強(qiáng)都是在施工過程中逐步進(jìn)行的，有些是臨時(shí)的，這些加強(qiáng)方式在此不再詳述。

圖5 加強(qiáng)布置示意

3.3 損壞結(jié)構(gòu)割除方案的確定

損壞結(jié)構(gòu)的割除需要考慮施工方便和船廠設(shè)備吊重能力，割除分三批次進(jìn)行，第一批先切割橫艙壁和雙層底結(jié)構(gòu)，第二批割除舭部結(jié)構(gòu)，最后是舷側(cè)和甲板結(jié)構(gòu)，割除前應(yīng)依據(jù)現(xiàn)場的施工條件畫好切割線，割除順序見圖6。

圖6 損壞結(jié)構(gòu)割除順序示意

3.4 新造分段安裝方案的確定

分段安裝的順序與損毀結(jié)構(gòu)割除順序基本一致。即割除第一批損壞結(jié)構(gòu)后，安裝該位置的新造分段，再割除第二批結(jié)構(gòu)，然后安裝該位置新分段，最后是第三批。整個(gè)過程需要重點(diǎn)控制合攏時(shí)的焊接變形，防止船體中心線的進(jìn)一步偏離，同時(shí)還需要考慮盡可能利用新裝分段修正海損導(dǎo)致的船體變形。為此，需要在塢底靠近塢墻兩側(cè)樹立標(biāo)桿，用激光經(jīng)緯儀作一個(gè)低于船底板200 mm的參考平面，作為雙層底分段裝配的參考面。同時(shí)，在貨艙內(nèi)底板設(shè)置兩根標(biāo)桿，也打一個(gè)2 400 mm高的參考平面，用來檢驗(yàn)雙層底分段裝配精度和定位箱體結(jié)構(gòu)。待底部分段和舭部分段吊裝到位，并完成定位焊和關(guān)鍵部位焊接后，再確定舷側(cè)分段的安裝。舷側(cè)分段吊裝前，在距離理論貨艙內(nèi)縱壁板1 000 mm的位置用經(jīng)緯儀作一個(gè)平行與內(nèi)縱壁的平面，并在前后壁板上打好樣記，新段吊裝到位后利用該平面定位，見圖7。舷側(cè)分段先安裝舷側(cè)直體分段，其次是甲板段，最后是艙口圍。

圖7 舷側(cè)分段安裝工藝示意

3.5 過程和結(jié)果檢驗(yàn)

修理過程即涉及到新造分段及其安裝，還有大量的常規(guī)修理工程，驗(yàn)船師對修理過程的質(zhì)量控制和結(jié)果檢驗(yàn)是十分重要的，主要有如下幾個(gè)方面。

3.5.1 變形控制

由于海損導(dǎo)致船體結(jié)構(gòu)變形嚴(yán)重，為防止變形加劇并修正損壞導(dǎo)致的變形，需借助激光經(jīng)緯儀對船體結(jié)構(gòu)的線形數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，并作為整個(gè)修理施工過程的參考。在該船在進(jìn)塢后第一時(shí)間對其進(jìn)行了測量，在整個(gè)施工過程中，每兩天測量一次，塢內(nèi)完工后再進(jìn)行測量，確保變形在可接受范圍之內(nèi)。

3.5.2 材料控制

由于結(jié)構(gòu)換新量大，且大量使用厚度50 mm板(替代建造厚度47.5 mm)和60 mm的EH36高強(qiáng)度板材和型材，這些材料的來源對造船廠而言不是問題，但對修船廠來說，一般沒有大量備貨，且從鋼廠預(yù)定的話時(shí)間上來不及，因此需要從其它途徑進(jìn)貨，如其它船廠、經(jīng)銷商等，所以材料來源相對復(fù)雜，且并非都是由本單位檢驗(yàn)的。因此應(yīng)加大對材料的質(zhì)量控制，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行取樣試驗(yàn)。在材料的使用過程中還應(yīng)加強(qiáng)標(biāo)識和可追溯性控制，以防用錯。

3.5.3 焊接過程控制

由于是單舷側(cè)大范圍施工，焊接過程對變形的影響非常大，應(yīng)確保使用合格的焊接工藝、焊工及焊材[3]，船廠依據(jù)工藝和經(jīng)驗(yàn)確定合理的合攏縫焊接順序、焊道尺寸，最大程度地控制和修復(fù)變形，驗(yàn)船師還應(yīng)加強(qiáng)關(guān)鍵部位的焊接過程控制，如艙口角隅板(60 mm)等。

3.5.4 關(guān)鍵試驗(yàn)控制

在修理過程中和完工后需要進(jìn)行相關(guān)的測量和試驗(yàn)，以確認(rèn)修理符合相關(guān)要求，如應(yīng)對船體線型進(jìn)行測量，確認(rèn)數(shù)據(jù)得到各方認(rèn)可；對關(guān)鍵部位焊縫進(jìn)行無損探傷試驗(yàn)；對艙口蓋進(jìn)行啟閉試驗(yàn)；對艙內(nèi)箱體導(dǎo)軌進(jìn)行吊箱試驗(yàn)；對主機(jī)、機(jī)座、軸線進(jìn)行校核試驗(yàn)，最后還應(yīng)進(jìn)行航行試驗(yàn)。

4 結(jié)束語

海損檢驗(yàn)中，損壞范圍的確定除了直接相關(guān)的結(jié)構(gòu)和設(shè)備外，驗(yàn)船師還應(yīng)基于自身的專業(yè)判斷和合理的分析，適當(dāng)擴(kuò)大檢驗(yàn)與損壞相關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)或設(shè)備，以查明因損壞波及而對其余結(jié)構(gòu)或設(shè)備產(chǎn)生的影響。這在檢驗(yàn)條件受限時(shí)，如水面檢驗(yàn)、水下檢驗(yàn)、艙內(nèi)檢查時(shí)，尤為重要，應(yīng)可能就海損范圍和程度達(dá)成共識。

對于本文所述的修造結(jié)合的修理方案，除應(yīng)確保能滿足船級社的相關(guān)要求外，還應(yīng)充分考慮船廠的修理工藝，適當(dāng)考慮船東的合理訴求，同時(shí)應(yīng)和保險(xiǎn)方溝通。只有符合規(guī)范、合理可行、共同認(rèn)可的方案才能確保修理順利進(jìn)行。修理過程中，由于工程量大、周期長，驗(yàn)船師對質(zhì)量的控制難度加大，很難做到面面俱到，應(yīng)加強(qiáng)對關(guān)鍵步驟和要素的控制，通過有效地控制過程和結(jié)果，達(dá)到合格修理的目的。

最終，事故船歷經(jīng)80多天的修期，兩次進(jìn)塢、修造結(jié)合、鋼材用量超過1 100 t。各方滿意，順利、合格地完成了此次重大海損事故船的修理。

[1] 陳鐵云，陳伯真.船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)[M].上海:上海交通大學(xué)出版社，1990.

[2] 中國船級社.鋼制海船入級規(guī)范[S].北京:人民交通出版社，2012.

[3] 中國船級社.材料與焊接規(guī)范[S].北京:人民交通出版社，2012.